(57)【要約】ハイパワー窒化ガリウム（ＧａＮ）トランジスタのようなハイパワートランジスタが記載されている。これらのハイパワートランジスタは、ゲート、ドレイン、およびソース接点の複数の線形アレイを並列に配置することによって、従来のハイパワートランジスタよりも大きな総ゲート幅を有する。それによって、ハイパワートランジスタのダイを延長させることなく、ハイパワートランジスタの総ゲート幅および電力定格を増大させることができる。したがって、ハイパワートランジスタのダイは、同じ電力定格を有する従来のダイと比較して、より小さい回路パッケージに据え付けることができる。
2019527941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワートランジスタであって、
基板と、
第１の複数のトランジスタを形成するために、前記基板の上に形成されるとともに第１の線形アレイに配置される第１の複数の接点と、
第２の複数のトランジスタを形成するために、前記基板の上に形成されるとともに前記第１の線形アレイと平行な第２の線形アレイに配置される第２の複数の接点と、
を含む、パワートランジスタ。
【請求項２】
第３の複数のトランジスタを形成するために、前記基板の上に形成されるとともに、前記第１および第２の線形アレイと平行である第３の線形アレイに配置される第３の複数の接点をさらに含む、請求項１に記載のパワートランジスタ。
【請求項３】
前記第１の複数のトランジスタおよび前記第２の複数のトランジスタのうちの少なくとも１つのトランジスタが窒化ガリウムトランジスタである、請求項１に記載のパワートランジスタ。
【請求項４】
前記第１の複数の接点および前記第２の複数の接点のそれぞれがドレイン接点を含み、前記パワートランジスタが、前記基板の上に形成され、かつ前記第１の複数の接点および前記第２の複数の接点の各ドレイン接点に電気的に接続されるドレインパッドをさらに含む、請求項１に記載のパワートランジスタ。
【請求項５】
前記第１の複数の接点および前記第２の複数の接点のそれぞれがゲート接点を含み、前記パワートランジスタが、前記基板の上に形成され、かつ前記第１の複数の接点および前記第２の複数の接点の各ゲート接点に接続されるゲートパッドをさらに含む、請求項１に記載のパワートランジスタ。
【請求項６】
前記ゲートパッドは、前記第１の複数の接点と前記第２の複数の接点との間に形成されている、請求項５に記載のパワートランジスタ。
【請求項７】
前記第１の複数の接点および前記第２の複数の接点が少なくとも１つの共通ドレイン接点を共有する、請求項５に記載のパワートランジスタ。
【請求項８】
前記少なくとも１つの共通ドレイン接点は、前記第１の複数の接点のうちの前記ゲート接点の幅よりも大きい幅を有する、請求項７に記載のパワートランジスタ。
【請求項９】
前記第１の複数の接点がソース接点を含み、前記パワートランジスタが、前記基板を貫通し、かつ前記ソース接点に電気的に接続されているビアをさらに含む、請求項１に記載のパワートランジスタ。
【請求項１０】
窒化ガリウム（ＧａＮ）パワートランジスタであって、
基板と、
基板の上に形成されたＧａＮ層と、
第１の複数のトランジスタを形成するために、前記ＧａＮ層の上に形成されるとともに第１の線形アレイに配置される第１の複数の接点と、
第２の複数のトランジスタを形成するために、前記ＧａＮ層の上に形成されるとともに前記第１の線形アレイと平行である第２の線形アレイに配置される第２の複数の接点と、
を含む、窒化ガリウム（ＧａＮ）パワートランジスタ。
【請求項１１】
前記基板は、シリコン、炭化シリコン、ガリウムヒ素、およびサファイアのうちの少なくとも１つを含む、請求項１０に記載のＧａＮパワートランジスタ。
【請求項１２】
前記基板と前記ＧａＮ層との間に形成された少なくとも１つの遷移層をさらに含む、請求項１０に記載のＧａＮパワートランジスタ。
【請求項１３】
ゲートパッドをさらに含み、前記第１の複数の接点および前記第２の複数の接点の各々が、前記ゲートパッドに電気的に接続されたゲート接点を含む、請求項１０に記載のＧａＮパワートランジスタ。
【請求項１４】
ドレインパッドをさらに含み、前記第１の複数の接点および第２の複数の接点の各々が、前記ドレインパッドに電気的に接続されたドレイン接点を含む、請求項１０に記載のＧａＮパワートランジスタ。
【請求項１５】
前記基板を貫通するビアをさらに含み、前記第１の複数の接点は、前記ビアに電気的に接続されたソース接点を含む、請求項１０に記載のＧａＮパワートランジスタ。
【請求項１６】
パッケージ化パワートランジスタであって、
エンクロージャと、
前記エンクロージャ内に据え付けられたパワートランジスタであって、基板と、第１の複数のトランジスタを形成するために前記基板の上に形成されるとともに第１の線形アレイに配置される第１の複数の接点と、第２の複数のトランジスタを形成するために前記基板の上に形成されるとともに前記第１の線形アレイと平行な第２の線形アレイに配置される第２の複数の接点と、を含むパワートランジスタと、
前記エンクロージャに取り付けられ、かつ前記パワートランジスタに電気的に接続された複数の端子と、
を含むパッケージ化パワートランジスタ。
【請求項１７】
前記パワートランジスタは前記第１の複数の接点および前記第２の複数の接点のうちの少なくとも１つの接点に電気的に接続されたパッドをさらに含み、前記パッケージ化パワートランジスタは、同パッドを複数の端子のうちの少なくとも１つの端子に電気的に接続するように構成された少なくとも１つのボンディングワイヤをさらに含む、請求項１６に記載のパッケージ化パワートランジスタ。
【請求項１８】
前記パワートランジスタの前記基板は、前記複数の端子のうちの少なくとも１つの端子に電気的に接続されている前記エンクロージャの表面に据え付けられている、請求項１６に記載のパッケージ化パワートランジスタ。
【請求項１９】
前記パワートランジスタは、前記基板を貫通して、前記第１の複数の接点および前記第２の複数の接点のうちの少なくとも１つの接点を前記エンクロージャの表面に電気的に接続する少なくとも１つのビアを含む、請求項１８に記載のパッケージ化パワートランジスタ。
【請求項２０】
前記第１の複数のトランジスタおよび前記第２の複数のトランジスタのうちの少なくとも１つのトランジスタが窒化ガリウムトランジスタである、請求項１６に記載のパッケージ化パワートランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、例えば、ハイパワー窒化ガリウム（ＧａＮ）トランジスタを含むハイパワートランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ半導体材料は、その望ましい電子特性および電気光学特性のために、近年かなりの注目を集めている。例えば、ＧａＮは、約３．４ｅＶの広い直接バンドギャップを有する。その広いバンドギャップのために、ＧａＮはアバランシェ降伏に対してより耐性があり、そしてシリコンのような他の半導体と比較して、より高い温度で電気的性能を維持することができる。ＧａＮはまたシリコンと比較してより高いキャリア飽和速度を有する。さらに、ＧａＮはウルツ鉱型結晶構造を有し、非常に安定で硬い材料であり、高い熱伝導率を有し、そしてシリコン、ゲルマニウム、およびガリウムヒ素などの他の半導体よりもはるかに高い融点を有する。したがって、ＧａＮは高速、高電圧、および高出力用途に有用である。例えば、窒化ガリウム材料は、無線周波数（ＲＦ）通信、レーダ、ＲＦエネルギー、およびマイクロ波用途のための半導体増幅器において有用である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
少なくとも１つの態様によれば、パワートランジスタが提供される。パワートランジスタは、基板と、第１の複数のトランジスタを形成するために基板の上に形成されるとともに第１の線形アレイに配置される第１の複数の接点（ｃｏｎｔａｃｔ）と、第２の複数のトランジスタを形成するために基板の上に形成されるとともに第１の線形アレイと平行な第２の線形アレイに配置される第２の複数の接点と、を含む。
【０００４】
いくつかの実施形態において、パワートランジスタは、第３の複数のトランジスタを形成するために、基板の上に形成されるとともに第１の線形アレイおよび第２の線形アレイと平行な第３の線形アレイに配置される第３の複数の接点をさらに含む。いくつかの実施形態において、第１の複数のトランジスタおよび第２の複数のトランジスタのうちの少なくとも１つのトランジスタは窒化ガリウムトランジスタである。いくつかの実施形態において、第１の複数の接点および第２の複数の接点の各々はドレイン接点を含み、パワートランジスタは、基板の上に形成され、第１の複数の接点および第２の複数の接点の各ドレイン接点に電気的に接続されるドレインパッドをさらに含む。いくつかの実施形態において、第１の複数の接点はソース接点を含み、パワートランジスタは基板を貫通し、かつソース接点に電気的に接続されたビアをさらに含む。いくつかの実施形態において、第１の複数の接点および第２の複数の接点のうちの少なくとも一方の各接点は、その長さよりも大きい幅を有する。
【０００５】
いくつかの実施形態において、第１の複数の接点および第２の複数の接点の各々はゲート接点を含み、パワートランジスタは、基板の上に形成され、かつ第１の複数の接点および第２の複数の接点の各ゲート接点に接続されるゲートパッドをさらに含む。いくつかの実施形態において、ゲートパッドは、第１の複数の接点と第２の複数の接点との間に形成される。いくつかの実施形態において、第１の複数の接点および第２の複数の接点は少なくとも１つの共通ドレイン接点を共有する。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの共通ドレイン接点は、第１の複数の接点のゲート接点の幅よりも大きい幅を有する。
【０００６】
少なくとも一態様によれば、窒化ガリウム（ＧａＮ）パワートランジスタが提供される。ＧａＮトランジスタは、基板と、基板の上に形成されたＧａＮ層と、第１の複数のトランジスタを形成するために、ＧａＮ層の上に形成されるとともに第１の線形アレイに配置される第１の複数の接点と、第２の複数のトランジスタを形成するために、ＧａＮの上に形成されるとともに第１の線形アレイと平行である第２の線形アレイに配置される第２の複数の接点と、を含む。
【０００７】
いくつかの実施形態において、基板は、シリコン、炭化シリコン、ガリウムヒ素およびサファイアのうちの少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態において、ＧａＮパワートランジスタは、基板とＧａＮ層との間に形成された少なくとも１つの遷移層をさらに含む。いくつかの実施形態において、ＧａＮパワートランジスタは、ＧａＮ層と、第１の複数の接点および第２の複数の接点のうちの少なくとも一方との間に形成された窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層をさらに含む。いくつかの実施形態において、ＧａＮパワートランジスタはゲートパッドをさらに含み、第１の複数の接点および第２の複数の接点の各々はゲートパッドに電気的に接続されたゲート接点を含む。
【０００８】
いくつかの実施形態において、ＧａＮパワートランジスタはドレインパッドをさらに含み、第１の複数の接点および第２の複数の接点の各々はドレインパッドに電気的に接続されたドレイン接点を含む。いくつかの実施形態において、ＧａＮパワートランジスタは、基板を貫通するビアをさらに含み、第１の複数の接点は、ビアに電気的に接続されたソース接点を含む。
【０００９】
少なくとも一態様によれば、パッケージ化パワートランジスタが提供される。パッケージ化パワートランジスタは、エンクロージャと、エンクロージャ内に据え付けられたパワートランジスタと、エンクロージャに取り付けられるとともにパワートランジスタに電気的に接続された複数の端子と、を含む。パワートランジスタは、基板と、第１の複数のトランジスタを形成するために、基板の上に形成されるとともに第１の線形アレイに配置される第１の複数の接点と、第２の複数のトランジスタを形成するために、基板の上に形成されるとともに第１の線形アレイと平行な第２の線形アレイに配置される第２の複数の接点とを含む。
【００１０】
いくつかの実施形態において、パワートランジスタは、第１の複数の接点および第２の複数の接点のうちの少なくとも１つの接点に電気的に接続されたパッドをさらに含み、パッケージ化パワートランジスタは、同パッドを複数の端子のうちの少なくとも１つの端子に電気的に接続するように構成された少なくとも１つのボンディングワイヤをさらに含む。いくつかの実施形態において、第１の複数のトランジスタおよび第２の複数のトランジスタのうちの少なくとも１つのトランジスタは窒化ガリウムトランジスタである。
【００１１】
いくつかの実施形態において、パワートランジスタの基板は、複数の端子のうちの少なくとも１つの端子に電気的に接続されているエンクロージャの表面に据え付けられている。いくつかの実施形態において、パワートランジスタは、第１の複数の接点および第２の複数の接点のうちの少なくとも１つの接点をエンクロージャの表面に電気的に接続するために基板を貫通する少なくとも１つのビアを含む。
【００１２】
前述の実施形態は、上記で説明された、または以下でさらに詳細に説明される態様、特徴、および動作との任意の適切な組み合わせで含まれ得る。本教示のこれらのおよび他の、態様、実施形態並びに特徴は、添付の図面と併せて以下の説明からより完全に理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】いくつかの実施形態に従う例示的なトランジスタの断面図である。
【図１Ｂ】いくつかの実施形態に従う、図１Ａの例示的なトランジスタの上面図を示す。
【図２Ａ】いくつかの実施形態に従う、複数の線形アレイ状の接点を有する例示的なパワートランジスタの平面図を示す。
【図２Ｂ】いくつかの実施形態に従う、複数の線形アレイ状の接点を有する別の例示的なパワートランジスタの平面図を示す。
【図２Ｃ】いくつかの実施形態に従う、複数の線形アレイ状の接点を有する別の例示的なパワートランジスタの平面図を示す。
【図２Ｄ】いくつかの実施形態に従う、複数の線形アレイ状の接点を有する別の例示的なパワートランジスタの平面図を示す。
【図３】いくつかの実施形態に従う、複数の線形アレイ状の接点を有する別の例示的なパワートランジスタの平面図を示す。
【図４Ａ】いくつかの実施形態に従う、例示的なパッケージ化パワートランジスタの底面図を示す。
【図４Ｂ】いくつかの実施形態に従う、図４Ａに示す例示的なパッケージ化パワートランジスタの上面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
当業者であれば、本明細書に記載されている図が例示目的のみのためであることを理解するであろう。いくつかの例において、実施形態の理解を容易にするために、実施形態の様々な態様が誇張または拡大されて示されることがあることを理解されたい。図面は必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではなく、その代わりに、教示の原理を図示することに重点が置かれている。図面において、同様の参照文字は、概して、様々な図を通して、同様の特徴、機能的に類似および／または構造的に類似の要素を指す。
【００１５】
以下の詳細な説明において図面を参照するとき、「頂部」、「底部」、「上方」、「下方」、「垂直」、「水平」などの空間的基準を使用することができる。そのような基準は教示の目的で使用されており、具体化されたデバイスに対する絶対的な基準として意図されてはいない。具現化されたデバイスは、任意の適切な方法で、図面に示されている配向とは異なるように、空間的に配向させることができる。図面は、いかなる方法でも、本教示の範囲を限定することを意図してはいない。
【００１６】
例示された実施形態の特徴および利点は、図面と併せて取り入れると、以下に記載される詳細な説明からより明らかになるであろう。
上述のように、窒化ガリウム（ＧａＮ）材料を含むトランジスタは、ＧａＮの好ましい材料特性のために、高速、高電圧、および高出力用途に有用である。無線周波数（ＲＦ）通信に関連するいくつかの用途は、ＧａＮトランジスタを含むデバイスに厳しい性能要件を課すことがある。例えば、いくつかの用途は、およそ２５０ワットからおよそ１０００ワットの間の電力定格を有するＧａＮトランジスタを必要とし得る。
【００１７】
ハイパワートランジスタ（ｈｉｇｈ  ｐｏｗｅｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）は、例えば、ダイ上に複数のトランジスタを形成することによって構築され得る。ダイ上のこれらのトランジスタの各々は、ゲート接点、ソース接点、およびドレイン接点を含み得る。ダイ上の複数のトランジスタは、同様の接点を互いに電気的に接続することによって互いに電気的に接続することができる。例えば、ゲート接点は互いに電気的に接続することができる。同様に、ドレイン接点は互いに電気的に接続することができ、ソース接点は互いに電気的に接続することができる。
【００１８】
ハイパワートランジスタの総ゲート幅が増加するにつれて、ハイパワートランジスタの電力定格は増加し得る。総ゲート幅は、ハイパワートランジスタ内の各ゲート接点のゲート幅の合計に等しくてもよい。それによって、トランジスタの電力定格は、ゲート接点を追加することによって、および／またはゲート接点の幅を増加させることによって増加させることができる。しかしながら、個々のゲート接点のゲート幅を大きくすると、ハイパワートランジスタの利得が不所望に減少する可能性がある。従来のトランジスタは、複数のゲート、ソース、およびドレイン接点を単一の線形アレイ状に配置している。これらの従来のトランジスタは、ダイを延長し、単一の線形アレイにさらなる接点（ゲート接点を含む）を追加することによって、より高い電力定格を達成している。それにより、ゲート接点の幅を変えたり利得を下げたりすることなく電力定格を上げることができる。
【００１９】
本願の発明者らは、単一の線形アレイ状の接点を用いたハイパワートランジスタの従来の構造は、その幅よりも実質的に長い長さを有する矩形ダイを形成し、所与の回路パッケージにおいて利用可能なスペースのほんの一部しか使用しないことを認識している。さらに、本願の発明者らは、ダイと回路パッケージとの間の接触面積が増大するにつれて、回路パッケージを通る熱放散が増大する可能性があることを認識している。したがって、本願の発明者らは、ダイを長くすることなくハイパワートランジスタの総ゲート幅を増大させるために並列に配置された複数の線形アレイ状の接点（ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｌｉｎｅａｒ  ａｒｒａｙｓ  ｏｆ  ｃｏｎｔａｃｔｓ）を含むハイパワートランジスタを想起し、設計した。それによって、所与の回路パッケージ内のスペースのより大きな部分を使用することができ、ハイパワートランジスタの電力定格を高めることができる。さらに、ハイパワートランジスタと回路パッケージとの間の表面積が増大すると、さらなる線形アレイ状の接点によって発生したさらなる熱を回路パッケージを通して放散させることができる。
【００２０】
例示的なトランジスタ
導入説明として、トランジスタは、基板上のＧａＮのような半導体材料上の一組の接点によって形成されてもよい。そのようなトランジスタの一例が、トランジスタ１００によって図１Ａおよび図１Ｂに示されている。図示されるように、トランジスタ１００は、基板１０２、遷移層１０４、ＧａＮ層１０６、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層１０７、パッシベーション層１１４、ソース接点１０８、ゲート接点１１０およびドレイン接点１１２を含む。ゲート接点１１０は、Ｗｇとして示される幅およびＬｇとして示される長さを有し得る。
【００２１】
基板１０２は、トランジスタ１００のベースを形成する半導体または電気絶縁体であり得る。基板１０２は、例えば、バルクＧａＮ、シリコン、炭化シリコン、および／またはサファイアを含み得る。
【００２２】
トランジスタ層（ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ  ｌａｙｅｒ）１０４は、例えば、ＧａＮ層１０６のトランジスタ１００への接合を容易にするために、基板１０２上に形成することができる。遷移層１０４は、基板１０２の上に直接堆積された、または基板１０２の上方に（ａｂｏｖｅ）堆積されたバッファ層（例えば、窒化アルミニウム）を含み得る。
【００２３】
ＧａＮ層１０６は、それぞれソース接点１０８、ゲート接点１１０、およびドレイン接点１１２の下にソース領域、チャネル領域、およびドレイン領域を含み得る。ＧａＮ層１０６内のソース領域とドレイン領域との間のキャリア輸送は、ゲート接点１１０に印加される電圧によって制御することができる。いくつかの実施形態において、ＧａＮ層１１４はデバイスの活性領域を含むので、ＧａＮ層１０６は低い欠陥密度を有し得る。例えば、欠陥密度はおよそ１０８ｃｍ−２未満であり得る。
【００２４】
ＧａＮ層１０６は、任意の様々な形態のＧａＮ材料を含み得る。例えば、ＧａＮ層１０６は、ＡｌＧａＮ、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、窒化アルミニウムインジウムガリウム（ＡｌＩｎＧａＮ）、窒化ガリウムヒ素リン（ＧａＡｓＰＮ）、および／または窒化アルミニウムインジウムガリウムヒ素リン（ＡｌＩｎＧａＡｓＰＮ）を含み得る。
【００２５】
接点１０８、１１０および１１２は、同接点１０８、１１０、および１１２をＧａＮ層１０６から分離するために、ＡｌＧａＮ層１０７の上に形成されてもよい。図１Ａに示すように、トランジスタ１００は、接点１０８、１１０、および１１２を依然として露出させたままＡｌＧａＮ層１０７を覆うパッシベーション層１１４を含んでいてもよい。
【００２６】
トランジスタ１００は、様々なアーキテクチャのうちのいずれかで形成され得ることを理解されたい。例えば、トランジスタ１００は、空乏モード、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、接合型電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）、金属−酸化物−半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、金属−絶縁体−半導体電界効果トランジスタ（ＭＩＳＦＥＴ）、またはバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）として形成されてもよい。さらに、トランジスタ１００はＧａＮトランジスタである必要はない。例えば、トランジスタ１００は、シリコンを含む活性領域を有し、ＧａＮ層１０６および／またはＡｌＧａＮ層１０７を省略することができる。
【００２７】
例示的なパワートランジスタ
パワートランジスタ（ｐｏｗｅｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）は、各々が図１Ａおよび図１Ｂに示されるトランジスタ１００のような複数のトランジスタをダイ上に形成することによって構築され得る。上述のように、複数のトランジスタを複数の線形アレイ状に（ｉｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｌｉｎｅａｒ  ａｒｒａｙｓ）配置して、所与のパワートランジスタが同じ回路パッケージ内に据え付けられることを可能にしながら同パワートランジスタの総ゲート幅を増大させることができる。そのようなパワートランジスタの一例の平面図が、パワートランジスタ２００Ａによって図２Ａに示されている。図示されるように、パワートランジスタ２００Ａは、線形アレイ状の接点２０２、ゲートパッド２０４、ドレインパッド２０６、相互接続部２０８、およびビア２１０を含む。
【００２８】
パワートランジスタ２００Ａは、平行に配置された２つの線形アレイ状の接点（ｌｉｎｅａｒ  ａｒｒａｙｓ  ｏｆ  ｃｏｎｔａｃｔｓ）２０２を含む。線形アレイ状の接点２０２の各々は、複数のトランジスタを形成するように配置されたソース接点１０８、ゲート接点１１０、およびドレイン接点１１２をそれぞれ含む。例えば、パワートランジスタ２００Ａ内の線形アレイ状の接点２０２の各々は、それぞれ１０個のトランジスタを形成する１０組のソース接点１０８、ゲート接点１１０およびドレイン接点１１２を含む。ゲート、ドレイン、およびソース接点１０８、１１０、および１１２はそれぞれ、図２Ａに示すように同様の（または同じ）幅を有していてもよい。
【００２９】
パワートランジスタ２００Ａ内の各接点の特定の寸法および接点の数は、特定の実装に基づいて変更できることが認識されるべきである。例えば、線形アレイ状の接点２０２の各々の接点の数および／または線形アレイ状の接点２０２の数を調整して、パワートランジスタ２００Ａの総ゲート幅を変更し、それによってパワートランジスタ２００Ａの電力定格を変更することができる。加えて（または代替として）、ゲート接点１１０のそれぞれの幅を調整して、パワートランジスタ２００Ａの利得および電力定格を変えることができる。
【００３０】
いくつかの実施形態において、線形アレイ状の接点２０２の各々において、および／またはパワートランジスタ２００Ａ全体において、同じ種類の接点を互いに電気的に接続することができる。例えば、ゲート接点１１０は、相互接続部２０８によって互いに電気的に接続することができる。同様に、ドレイン接点１１２は相互接続部２０８によって互いに電気的に接続することができる。パワートランジスタ２００Ａがパッケージ化されるとき、ソース接点１０８は回路パッケージの導電面を介して互いに電気的に接続されてもよい。例えば、ソース接点１０８は、パワートランジスタ２００Ａの基板を貫通する（例えば、基板１０２を貫通する）ビア２１０に電気的に接続されてもよい。この例において、パワートランジスタ２００Ａの基板は、回路パッケージの導電面に据え付けることができる。それにより、ソース接点１０８は、相互接続部２０８、ビア２１０、および回路パッケージの導電面を介して互いに電気的に接続され得る。
【００３１】
パッド２０４および２０６は、回路パッケージの端子とパワートランジスタ２００Ａ内の接点との間の電気的接続を容易にし得る。例えば、ゲートパッド２０４は、相互接続部２０８を介してゲート接点１０８に電気的に接続され得る。次に、ゲートパッド２０４は、ボンディングワイヤによって回路パッケージのゲート端子に電気的に接続され得る。同様に、ドレインパッド２０６は、相互接続部２０８によってドレイン接点１１２に電気的に接続され、ボンディングワイヤによって回路パッケージのドレイン端子に電気的に接続され得る。パッド２０４および２０６の特定のサイズおよび位置は、パワートランジスタ２００Ａの特定の実装形態および／またはパワートランジスタ２００Ａが据え付けられることになる回路パッケージに基づいて変更してもよい。例えば、追加のボンディングワイヤがドレイン端子をドレインパッド２０６に接続することを可能にするために、（例えば、図２Ａに示されるように）ドレインパッド２０６はゲートパッド２０４よりも大きくてもよい。
【００３２】
いくつかの実施形態において、パワートランジスタ２００Ａのソース接点１０８は、パッドまたはボンディングワイヤを使用することなく回路パッケージのソース端子に電気的に接続することができる。例えば、ソース接点１０８は、パワートランジスタ２００Ａの基板を貫通するビア２１０に相互接続部２０８によって電気的に接続されてもよい。この例において、パワートランジスタ２００Ａの基板は、ソース端子に電気的に接続されている回路パッケージの導電面に据え付けることができる。それにより、ビア２１０は、（金属相互接続部２０８と組み合わせて）ソース接点１０８を導電面およびソース端子に電気的に接続することができる。
【００３３】
いくつかの実施形態において、ソース接点１０８は、ゲート接点１１０およびドレイン接点１１２と同じ様式にて、それぞれ、回路パッケージのソース端子に電気的に接続されてもよいことが認識されるべきである。例えば、トランジスタ２００Ａは、相互接続部２０８によってソース接点１０８に電気的に接続されたソースパッドをさらに含み得る。ソースパッドは、ソース接点１０８への追加の接続点を提供するために使用されてもよく、またはビア２１０の代わりに使用されてもよい。
【００３４】
上述のように、相互接続部２０８は、パワートランジスタ２００Ａ内の様々な要素を電気的に接続することができる。相互接続部２０８は、様々な方法で構成することができ、パワートランジスタ２００Ａ内の任意の層上に形成されてもよい。例えば、相互接続部２０８は、パワートランジスタ２００Ａの基板（例えば、基板１０２）上にパターニングされた金属相互接続部とすることができる。
【００３５】
本開示の範囲から逸脱することなく、パワートランジスタ２００Ａに様々な変更を加えることができる。例えば、図２Ａに示されている２つの大きな線形アレイ状の接点２０２の各々は、互いに一直線上にある２つのより小さな線形アレイ状の接点にそれぞれ分割することができる。大きな線形アレイ状の接点を分割することは、例えば、熱を発生する線形アレイ状の接点を広げることによって熱放散を改善することができる。そのようなパワートランジスタの例は、パワートランジスタ２００Ｂによって図２Ｂに示されている。
【００３６】
パワートランジスタ２００Ｂは、図２Ａに示される２つの線形アレイ状の接点２０２の各々を、互いに一直線上にある２つのより小さい線形アレイ状の接点２０２に分割する。それによって、パワートランジスタ２００Ｂは、４つの線形アレイ状の接点２０２を含む。さらに、パワートランジスタ２００Ｂは、図２Ａの単一のドレインパッド２０６を２つのより小さいドレインパッド２０６に分割し、２つのドレインパッド２０６の間にさらなるゲートパッド２０４を追加する。パワートランジスタ２００Ｂの各ドレインパッド２０６は、４つの線形アレイ状の接点２０２のうち２つのドレイン接点１１２に電気的に接続されてもよい。
【００３７】
図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、パッド２０４および／またはパッド２０６は、複数の線形アレイ状の接点２０２の間に配置されてもよい。いくつかの実施形態において、代替的に、図２Ｃにパワートランジスタ２００Ｃによって示されるように、パッド２０４およびパッド２０６が線形アレイ状の接点２０２の相対向する側に配置されてもよい。図示されるように、ゲートパッド２０４は線形アレイ状の接点２０２の第１の側にあり、ドレインパッド２０６は線形アレイ状の接点２０２の第１の側の反対側である第２の側にある。
【００３８】
上述のように、ソース接点１０８は、ビア２１０を介して回路パッケージのソース端子に電気的に接続されてもよい。図２Ｃにおいて、ビア２１０は、ソース接点１０８を回路パッケージ内の導電面に電気的に接続するためにソース接点１０８内に配置されている。それにより、ソース接点１０８とビア２１０との間の相互接続部２０８を省略することができる。
【００３９】
いくつかの実施形態において、ドレイン接点１１２は、ソース接点１０８またはゲート接点１１０とは異なる幅を有してもよい。例えば、ドレイン接点１１２は、ゲート接点１１０の幅より少なくとも２倍大きい幅を有してもよい。図２Ｃに示されるように、より長いドレイン接点１１２を使用することは、単一のドレイン接点１１２が複数の線形アレイ状の接点にわたって共有されることを可能にし得る。さらに、共有されたドレイン接点１１２は、ドレインパッド２０６を直接相互接続部２０８を用いてドレイン接点１１２に電気的に接続することを可能にする。
【００４０】
図２Ｃのゲートパッド２０４は、相互接続部２０８および／またはノード２１２によってゲート接点１１０に接続することができる。図示されるように、相互接続部２０８は、ゲートパッド２０４に近接する（ｉｓ  ｐｒｏｘｉｍａｔｅ）線形アレイ状の接点２０２内のゲート接点１１０間に直接配置することができる。相互接続部２０８は、ノード２１２を介してゲートパッド２０４から遠位にある（ｉｓ  ｄｉｓｔａｌ）線形アレイ状の接点２０２内にあるゲート接点１１０を電気的に接続することができる。例えば、１つの相互接続部２０８を（ソース接点１０８への電気的接続を行わずに）ソース接点１０８上に（ｏｖｅｒ）形成し、ノード２１２をゲートパッド２０４に電気的に接続することができる。追加の相互接続部２０８は、ゲートパッド２０４から遠位にある線形アレイ状の接点にてノード２１２をゲート接点１１０に電気的に接続し得る。図示されるように、ノード２１２は、線形アレイ状の接点２０２の間に配置され、一対のゲート接点１１０に電気的に接続されてもよい。
【００４１】
相互接続部２０８は、ゲートパッド２０４をソース接点１０８に接続するために任意の適切な方法で配置され得ることを理解されたい。例えば、相互接続部２０８は、ノード２１２に到達するようにソース接点１０８の下または周囲に配線されてもよい。さらに、ゲートパッド２０４に近接する線形アレイ状の接点２０２内のゲートパッド２０４とゲート接点１１０との間の直接相互接続部２０８は、それらのゲート接点１１０とノード２１２との間の相互接続部２０８と置き換えることができる。そのようなパワートランジスタの例は、パワートランジスタ２００Ｄによって図２Ｄに示されている。図示されるように、ゲートパッド２０４は、ノード２１２を介してすべてのゲート接点１１０に電気的に接続されている。特に、各ノード２１２は、ここで、２つの線形アレイ状の接点２０２のそれぞれからの２つのゲート接点１１０を含む４つのゲート接点１１０に電気的に接続されている。
【００４２】
いくつかの実施形態において、パワートランジスタは、２よりも多い線形アレイ状の接点を並列に用いて構成することができる。例えば、パワートランジスタ２００Ｃは、３つ以上の線形アレイ状の接点を含むように拡張することができる。そのようなパワートランジスタの例は、パワートランジスタ３００によって図３に示される。図示されるように、パワートランジスタ３００は、ゲートパッド２０４とドレインパッド２０６との間に並行して配置された３つの線形アレイ状の接点２０２を含む。ゲートパッド２０４は、直接相互接続部２０８によってゲートパッド２０４に近接する第１の線形アレイ状の接点２０２内のゲート接点１１０に電気的に接続されてもよい。３つの線形アレイ状の接点２０２の中央にある第２の線形アレイ状の接点２０２内のゲート接点１１０は、相互接続部２０８によって、第１の線形アレイ状の接点２０２および第２の線形アレイ状の接点２０２の間にある第１のノード２１２に電気的に接続されてもよい。第１のノード２１２は、次に、相互接続部２０８によってゲートパッド２０４に電気的に接続されてもよい。ゲートパッド２０４から遠位にある第３の線形アレイ状の接点２０２内のゲート接点１１０は、相互接続部２０８によって、第２の線形アレイ状の接点２０２と第３の線形アレイ状の接点２０２との間にある第２のノード２１２に電気的に接続されてもよい。第２のノード２１２は、次に、相互接続部２０８によって第１のノード２１２およびゲートパッド２０４に電気的に接続されてもよい。
【００４３】
複数個の線形アレイ状の接点を有するパワートランジスタの様々な可能な実装形態を説明してきたが、さらにもっと多くの実装形態が構成され得ることを理解されたい。例えば、パワートランジスタは、追加のパッド、異なるパッド位置、相互接続部の異なる配置、および／またはさらなる線形アレイ状の接点を含み得る。
【００４４】
例示的なパッケージ化パワートランジスタ
図２Ａ乃至図３を参照して上述したパワートランジスタは、例えば、パワートランジスタを環境から保護し、および／または動作中にパワートランジスタから熱を放散させるために、回路パッケージに据え付けることができる。そのようなパッケージ化パワートランジスタの例は、パッケージ化パワートランジスタ４００によって図４Ａおよび図４Ｂに示されている。図４Ａはパッケージ化パワートランジスタ４００の下面を示し、図４Ｂはパッケージ化パワートランジスタ４００の上面を示す。図示されるように、パッケージ化パワートランジスタ４００は、エンクロージャ４０８内の導電面４０７に据え付けられたパワートランジスタ４０２を含む。パッケージ化パワートランジスタは、エンクロージャ４０８に取り付けることができるゲート端子４１２、ドレイン端子４１４、およびソース端子４１６をさらに含む。パワートランジスタ４０２は、ボンディングワイヤ４１０によってドレイン端子４１４に接続されたドレインパッド４０６に加えて、ボンディングワイヤ４１０によってゲート端子４１２に接続されたゲートパッド４０４を含み得る。
【００４５】
パワートランジスタ４０２は、上述のパワートランジスタ２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ、および３００など、複数の線形アレイに配置された複数のトランジスタを含み得る。これらのトランジスタのゲート接点は、ゲートパッド４０４に電気的に接続されてもよい。同様に、これらのトランジスタのドレイン接点はドレインパッド４０６に電気的に接続されてもよい。これらのトランジスタのソース接点は、図２Ａ乃至図３に示すビア２１０などのビアを介して導電面４０７に電気的に接続されてもよい。パワートランジスタ４０２上のパッドの特定の位置、数、および種類は、特定の実装形態に基づいて変更できることを理解されたい。例えば、パワートランジスタ４０２は、ソースパッドを含んでもよく、および／または異なる数のドレインパッドを含んでもよい。
【００４６】
パワートランジスタ４０２は、ゲート端子４１２、ドレイン端子４１４およびソース端子４１６にそれぞれ電気的に接続され得る。例えば、パワートランジスタ４０２上のゲートパッド４０４は、ボンディングワイヤ４１０によってゲート端子４１２に電気的に接続されてもよい。同様に、ドレインパッド４０８は、ボンディングワイヤ４１０によってドレイン端子４１４に電気的に接続されてもよい。上述のように、パワートランジスタ４０２内のソース接点は、パワートランジスタ４０２内のビアを介して導電面４０７に電気的に接続され得る。導電面４０７は、次に、ソース端子４１６に電気的に接続されてもよい。例えば、導電面４０７はソース端子４１６と一体であってもよい。それによって、ソース接点は、ボンディングワイヤおよび／またはソースパッドを使用せずにソース端子４１６に電気的に接続され得る。
【００４７】
図示していないが、追加の構成要素をエンクロージャ４０８内に配置すること、および／またはパッケージ化パワートランジスタ４００内に含めることができることを理解されたい。例えば、パッケージ化パワートランジスタは、ＲＦ増幅器のようなデバイス内のパッケージ化パワートランジスタ４００の性能を向上させるために様々な容量性素子を有する整合ネットワークをさらに含み得る。
【００４８】
結び
「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」及び「約（ａｂｏｕｔ）」という用語は、実施形態によっては目標値の±２０％以内、実施形態によっては目標値の±１０％以内、実施形態によっては目標値の±５％以内、実施形態によっては目標値の更に±２％以内を意味するものとして使用されてもよい。「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」及び「約（ａｂｏｕｔ）」という用語は、目標値を含んでいてもよい。
【００４９】
「上に（ｏｎ）」、「隣接して（ａｄｊａｃｅｎｔ）」または「覆って（ｏｖｅｒ）」という用語を使用して層または構造の位置を説明するとき、記載された層と、上にある、隣接する、または覆ってとして層が記載されている下側の層との間に１つまたは複数の材料層があってもなくてもよい。ある層が、「直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」または「すぐ（ｉｍｍｅｄｉａｔｅｌｙ）」上にある、隣接する、または別の層を覆ってと記載されている場合、介在層は存在しない。ある層が別の層または基板「の上に（ｏｎ）」または「を覆って（ｏｖｅｒ）」として記載されている場合、それはその層全体または基板全体、あるいはその層または基板の一部を覆っていてもよい。「上に」および「覆って」という用語は、図面に対する説明を容易にするために使用されており、絶対的な方向基準として意図されてはいない。デバイスは、図面に示されているもの以外の向き（例えば、水平軸を中心に９０度を超えて回転させた向き）で製造および実装することができる。
【００５０】
本明細書に記載されている技術は、少なくとも幾つかの動作を説明した方法として具現化することができる。方法の一部として行われる動作は、任意の適切な方法で順序付けられてもよい。従って、例示的な実施形態では順次的動作として説明されたとしても、幾つかの動作を同時に行うことを含んでいてもよい、説明した順序とは異なる順序で動作が行われる実施形態を、構築することができる。更に、方法は、幾つかの実施形態では説明した動作よりも多い動作を、また他の実施形態では説明した動作よりも少ない動作を含んでいてもよい。
【００５１】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態をこのように説明してきたが、当業者であれば、様々な変更例、修正例、及び改善例を容易に思い付くであろう。そのような変更例、修正例、及び改善例は、本発明の精神及び範囲内であることが意図されている。従って、前述の説明は単なる例示に過ぎず、限定することを意図してはいない。本発明は、以下の特許請求の範囲及びその均等物で規定される通りにのみ限定される。
【図１Ａ】
2019527941.tif 000003
【図１Ｂ】
2019527941.tif 000004
【図２Ａ】
2019527941.tif 000005
【図２Ｂ】
2019527941.tif 000006
【図２Ｃ】
2019527941.tif 000007
【図２Ｄ】
2019527941.tif 000008
【図３】
2019527941.tif 000009
【図４Ａ】
2019527941.tif 000010
【図４Ｂ】
2019527941.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月17日(2018.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワートランジスタであって、
基板と、
第１のゲート接点を含む第１の複数の接点であって、第１の複数のトランジスタを形成するために、前記基板の上に形成されるとともに第１の線形アレイに配置される第１の複数の接点と、
第２のゲート接点を含む第２の複数の接点であって、第２の複数のトランジスタを形成するために、前記基板の上に形成されるとともに前記第１の線形アレイと平行な第２の線形アレイに配置される第２の複数の接点と、
を含み、
前記第１の複数の接点および前記第２の複数の接点は、前記第１のゲート接点の幅よりも大きい幅を有する複数の共通ドレイン接点を共有する、パワートランジスタ。
【請求項２】
第３の複数のトランジスタを形成するために、前記基板の上に形成されるとともに、前記第１および第２の線形アレイと平行である第３の線形アレイに配置される第３の複数の接点をさらに含み、かつ前記第１の複数の接点、前記第２の複数の接点および前記第３の複数の接点は、複数の共通ドレイン接点を共有する、請求項１に記載のパワートランジスタ。
【請求項３】
前記第１の複数のトランジスタおよび前記第２の複数のトランジスタのうちの少なくとも１つのトランジスタが窒化ガリウムトランジスタである、請求項１に記載のパワートランジスタ。
【請求項４】
前記基板上に形成されたドレインパッドであって、相互接続部によって前記複数の共通ドレイン接点の各ドレイン接点に電気的に接続されるドレインパッドをさらに含み、前記相互接続部は、前記複数の共通ドレイン接点とは分離され、かつ別体である、請求項１に記載のパワートランジスタ。
【請求項５】
前記基板の上に形成され、かつ前記ゲート接点に接続されるゲートパッドをさらに含む、請求項１に記載のパワートランジスタ。
【請求項６】
前記ゲートパッドは、前記第１の複数の接点に隣接して形成される、請求項５に記載のパワートランジスタ。
【請求項７】
前記複数の共通ドレイン接点の幅は、前記ゲート接点の幅よりも少なくとも２倍大きい、請求項１に記載のパワートランジスタ。
【請求項８】
前記基板の上に形成される窒化ガリウム（ＧａＮ）層と、前記ＧａＮ層の上に形成される窒化アルミニウムガリウム層と、をさらに含む、請求項１に記載のパワートランジスタ。
【請求項９】
前記第１の複数の接点がソース接点を含み、前記パワートランジスタが、前記基板を貫通し、かつ前記ソース接点に電気的に接続されているビアをさらに含む、請求項１に記載のパワートランジスタ。
【請求項１０】
窒化ガリウム（ＧａＮ）パワートランジスタであって、
基板と、
基板の上に形成されたＧａＮ層と、
第１のゲート接点を含む第１の複数の接点であって、第１の複数のトランジスタを形成するために、前記ＧａＮ層の上に形成されるとともに第１の線形アレイに配置される第１の複数の接点と、
第２のゲート接点を含む第２の複数の接点であって、第２の複数のトランジスタを形成するために、前記ＧａＮ層の上に形成されるとともに前記第１の線形アレイと平行である第２の線形アレイに配置される第２の複数の接点と、
を含み、
前記第１の複数の接点および前記第２の複数の接点は、前記第１のゲート接点の幅よりも大きい幅を有する複数の共通ドレイン接点を共有する、窒化ガリウム（ＧａＮ）パワートランジスタ。
【請求項１１】
前記基板は、シリコン、炭化シリコン、ガリウムヒ素、およびサファイアのうちの少なくとも１つを含む、請求項１０に記載のＧａＮパワートランジスタ。
【請求項１２】
前記基板と前記ＧａＮ層との間に形成された少なくとも１つの遷移層をさらに含む、請求項１０に記載のＧａＮパワートランジスタ。
【請求項１３】
ゲートパッドをさらに含み、前記ゲート接点は、前記ゲートパッドに電気的に接続されている、請求項１０に記載のＧａＮパワートランジスタ。
【請求項１４】
ドレインパッドをさらに含み、前記複数のドレイン接点の各々は、前記ドレインパッドに電気的に接続されている、請求項１０に記載のＧａＮパワートランジスタ。
【請求項１５】
前記基板を貫通するビアをさらに含み、前記第１の複数の接点は、前記ビアに電気的に接続されたソース接点を含む、請求項１０に記載のＧａＮパワートランジスタ。
【請求項１６】
パッケージ化パワートランジスタであって、
エンクロージャと、
前記エンクロージャ内に据え付けられたパワートランジスタであって、基板と、第１のゲート接点を含む第１の複数の接点であって第１の複数のトランジスタを形成するために前記基板の上に形成されるとともに第１の線形アレイに配置される第１の複数の接点と、第２のゲート接点を含む第２の複数の接点であって第２の複数のトランジスタを形成するために前記基板の上に形成されるとともに前記第１の線形アレイと平行な第２の線形アレイに配置される第２の複数の接点と、を含むパワートランジスタと、
前記エンクロージャに取り付けられ、かつ前記パワートランジスタに電気的に接続された複数の端子と、
を含み、
前記第１の複数の接点および前記第２の複数の接点は、前記第１のゲート接点の幅よりも大きい幅を有する複数の共通ドレイン接点を共有するパッケージ化パワートランジスタ。
【請求項１７】
前記パワートランジスタは前記第１の複数の接点および前記第２の複数の接点のうちの少なくとも１つの接点に電気的に接続されたパッドをさらに含み、前記パッケージ化パワートランジスタは、同パッドを複数の端子のうちの少なくとも１つの端子に電気的に接続するように構成された少なくとも１つのボンディングワイヤをさらに含む、請求項１６に記載のパッケージ化パワートランジスタ。
【請求項１８】
前記パワートランジスタの前記基板は、前記複数の端子のうちの少なくとも１つの端子に電気的に接続されている前記エンクロージャの表面に据え付けられている、請求項１６に記載のパッケージ化パワートランジスタ。
【請求項１９】
前記パワートランジスタは、前記基板を貫通して、前記第１の複数の接点および前記第２の複数の接点のうちの少なくとも１つの接点を前記エンクロージャの表面に電気的に接続する少なくとも１つのビアを含む、請求項１８に記載のパッケージ化パワートランジスタ。
【請求項２０】
前記第１の複数のトランジスタおよび前記第２の複数のトランジスタのうちの少なくとも１つのトランジスタが窒化ガリウムトランジスタである、請求項１６に記載のパッケージ化パワートランジスタ。
【国際調査報告】
2019527941.tif 000012
2019527941.tif 000013